铝型材挤压产品开发智能决策支持系统关键技术研究

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1、铝型材挤压产品开发智能决策支持系统关键技术研究摘要铝挤压型材由于其诸多的优点而在生产生活中得到日益广泛的应用，目前正在向大型化、扁宽化、薄壁化、高精化、复杂化、多用途、多功能、多品种、长寿命方向发展，对产品开发、工模具设计也提出了越来越高的要求，而现有的铝挤压型材产品开发水平对于日益增长的市场需求却表现出相当的滞后性，无法满足铝型材生产企业参与国际竞争的需要。因此迫切需要在相关领域展开深入的研究，用先进的产品开发技术改造传统铝型材加工业，以缩短生产周期、提高产品质量、提升产品知识含量、降低生产成本。计算机技术在过去的几十年中已取得了突飞猛进的发展，诸多工

2、程新技术、新思想也不断涌现，将这些先进的理念和技术成果应用于铝型材挤压领域，提高产品开发的集成化、智能化、科学化水平是一个可行而且极有意义的研究方向。本文在对现有铝型材挤压产品开发技术进行全面回顾和分析的基础上，将并行工程(CE)、基于知识的工程(KBE)、决策支持系统(DSS)这三种新的工程实践理念和计算机技术集成地应用于铝型材产品开发中，提出一种基于CE／KBE／DSS技术集成的铝型材挤压产品开发新模式，该模式集成了CE的并行与整体优化的思想、KBE的工程智能化技术和DSS的新型决策机制与人机关系，采取并行开发方式，对各型材产品开发子系统和任务进行有

3、效集成，同时在整个开发过程中与多来源的领域知识进行紧密融合，使设计者与计算机系统和谐合作，可以更为高效地获取合理优化的产品开发方案。在该模式思想的基础上，建立了铝型材挤压产品开发智能决策支持系统(APEPD．IDSS)原型。本文重点对APEPD-IDSS系统实现的四项关键技术——铝型材产品集成知识建模和特征识别、铝型材产品开发过程优化重组、铝型材挤压模具智能决策和决策知识库管理优化进行了深入研究。首次提出并构造了铝型材产品集成知识模型，建立了由几何层、特征层、知识层、应用层和系统层组成的模型层次框架。对于铝型材产品提出基于特征技术的层次化的分类标准，集成

4、了型材产品的形状、材料、精度、工艺、工具、分析、功能、市场、版本、维护等特征信息，以满足集成系统在新产品开发中对产品全生命周期信息的需求，并通过产品开发知识的集成实现产品模型的工程意义。利用EXp佗豁语言对产品模型进行表达，并基于集成产品知识模型和STEP标准的实现各子系统间的信息交换。文中重点对型材产品的B．∞p模型与中轴模型(MedialAxisModel)之间的转换进行研究，创新性地提出了一种新的基于VORONOI图的中轴变换(MAT)和型材特征识别方法，实现了型材截面元素组成及宽度分布等重要特征的系统自动获取，为后续设计任务的进行奠定了基础。基于

5、并行工程过程优先的思想，本文利用设计结构矩阵(DSM)和图论(Gn知识对铝型材产品开发过程中的设计活动进行了详细的分析，通过设计结构矩阵建立、耦合任务集识别和设计活动级别划分等步骤进行了设计过程初步建模，并提出断耦和细化等操作算法对开发任务进行重构。对于耦合活动集，运用敏感因子、复杂因子和影响因子对耦合活动的依赖关系进行描述，在此基础上提出了耦合活动初始迭代次序确定的优化算法，并最终建立起合理高效的铝型材产品开发优化过程模型。创新性地提出了基于RBRIMB刚CBR集成知识推理和决策理论的铝型材挤压模具方案决策策略。对于相关的型材产品可成形性分析和挤压工艺

6、方案设计两部分内容建立了决策模型。提出一种新的具有多优先级的金属流速控制机制，并重点对模孔布置、导流模设计、工作带设计、分流结构设计分别提出基于中轴模型和CAE仿真结果的参数优化方法和智能决策策略。最后基于模糊集和灰色理论建立了挤压模具方案智能评价体系，为用户的最终方案决策提供了有力的支持。整个决策过程始终充分贯彻以工程人员为中心、决策方式灵活多变、领域知识紧密渗透融合的原则。基于多Agent和软总线的决策知识库框架，建立起多级分层的知识库组织，为知识库优化管理机制的实施提供良好的基础。并对决策知识获取、建模方法进行了研究。提出了包含单一推理、集成推理、

7、并行推理的多样化知识推理机制。重点针对产品开发规则库和型材事例库进行了知识库求精算法的研究，并将遗传算法应用于规则库的维护和求精中。在以上关键技术研究的基础上，以SolidEdge作为CAD子系统、Deform3D作为CAE子系统，并集成其它应用工具，开发了铝型材挤压产品开发智能决策支持系统(APEPD．IDSS)原型，分别选用典型实心和空心型材两个实例验证了文中所提出方法的合理性和智能决策支持系统的先进性和实用性。关键词：铝型材挤压：挤压模具；产品开发；基于知识的工程：智能设计IlResearchonKeyTechnologiesofAluminumP

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